JP7035707B2 - How to control the turbocharged system and the turbocharged system - Google Patents

How to control the turbocharged system and the turbocharged system Download PDF

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Description

本開示は、ターボ式過給システム及びターボ式過給システムの制御方法に関する。 The present disclosure relates to a turbocharged system and a control method for the turbocharged system.

自動車のターボチャージャに適用される回転軸のスラスト方向の移動を規制するスラスト軸受装置に関して、回転軸のスラスト方向の移動の規制のために、給油通路を2つの給油口へと分岐させて、油圧を調整する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Regarding the thrust bearing device that regulates the movement of the rotating shaft in the thrust direction applied to the turbocharger of an automobile, the refueling passage is branched into two refueling ports to regulate the movement of the rotating shaft in the thrust direction, and the hydraulic pressure is increased. (For example, see Patent Document 1).

国際公開第2014/038080号International Publication No. 2014/038080

ところで、ターボ式過給システムにおいては、コンプレッサインペラの羽根先及びコンプレッサハウジングの内壁の間の距離(以下、クリアランスという)を可能な限り小さくすることで、過給効率が高まることが知られている。 By the way, in a turbocharged supercharging system, it is known that the supercharging efficiency is improved by reducing the distance between the blade tip of the compressor impeller and the inner wall of the compressor housing (hereinafter referred to as “clearance”) as much as possible. ..

ターボ式過給システムにおいては、上記の特許文献1に記載の技術のように回転軸のスラスト方向(軸方向)の移動が規制されている。従って、クリアランスは、高速回転と熱膨張によるコンプレッサインペラの変形を考慮して設定されている。 In the turbocharged system, the movement of the rotating shaft in the thrust direction (axial direction) is restricted as in the technique described in Patent Document 1 above. Therefore, the clearance is set in consideration of deformation of the compressor impeller due to high-speed rotation and thermal expansion.

それ故、クリアランスは、低回転時や低温時に最大限に広がることになり、低回転時や低温時の過給効率が低下するという問題があった。 Therefore, the clearance is maximized at low rotation speeds and low temperatures, and there is a problem that the supercharging efficiency at low rotation speeds and low temperatures is lowered.

本開示の目的は、ターボ式過給システムの過給効率を向上させることができるターボ式過給システム及びその制御方法を提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a turbocharged system capable of improving the supercharging efficiency of the turbocharged system and a control method thereof.

上記の目的を達成するための本発明の態様のターボ式過給システムは、内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサと、前記内燃機関の排気通路に配置されるタービンと、一端部に前記コンプレッサのコンプレッサインペラが固定され、他端部に前記タービンのタービンインペラが固定されたシャフトと、このシャフトを軸支するすべり軸受と、このすべり軸受に潤滑油を供給する供給装置とを備えるターボ式過給システムにおいて、前記すべり軸受及び前記供給装置は、互いに独立する二系統の油圧管路を有し、一方の油圧管路の圧力が他方の油圧管路の圧力よりも強まると前記シャフトが軸方向に移動する構造を成し、前記コンプレッサインペラの羽根先及びコンプレッサハウジングの内壁の間の距離を取得する距離取得装置と、この距離取得装置及び前記供給装置に接続される制御装置とを備え、前記距離取得装置が取得した距離に基づいて、前記制御装置により、前記二系統の油圧管路の油圧をそれぞれ調節して、前記コンプレッサインペラの羽根先及び前記コンプレッサハウジングの内壁の間の距離を所定の範囲に保持する制御を行う構成にしたことを特徴とする。 The turbo supercharging system according to the embodiment of the present invention for achieving the above object includes a compressor arranged in the intake passage of the internal combustion engine, a turbine arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine, and the compressor at one end. The compressor impeller is fixed, and the shaft to which the turbine impeller of the turbine is fixed at the other end, the sliding bearing that pivotally supports this shaft, and the supply device that supplies lubricating oil to the sliding bearing are provided. In the feeding system, the sliding bearing and the feeding device have two systems of hydraulic pipelines that are independent of each other, and when the pressure in one hydraulic pipeline becomes stronger than the pressure in the other hydraulic pipeline, the shaft is axially oriented. A distance acquisition device for acquiring the distance between the blade tip of the compressor impeller and the inner wall of the compressor housing, and a control device connected to the distance acquisition device and the supply device are provided. Based on the distance acquired by the distance acquisition device, the control device adjusts the hydraulic pressure of the two hydraulic pipelines to determine the distance between the blade tip of the compressor impeller and the inner wall of the compressor housing. The feature is that it is configured to control the holding in the range.

また、上記の目的を達成するための本発明の態様のターボ式過給システムの制御方法は、内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサと、前記内燃機関の排気通路に配置されるタービンと、一端部に前記コンプレッサのコンプレッサインペラが固定され、他端部に前記タービンのタービンインペラが固定されたシャフトと、このシャフトを軸支するすべり軸受と、このすべり軸受に潤滑油を供給する供給装置とを備えるターボ式過給システムの制御方法において、前記コンプレッサインペラの羽根先及びコンプレッサハウジングの内壁の間の距離を取得し、取得したその距離が所定の範囲から外れた場合に、前記すべり軸受及び前記供給装置に形成されて、互いに独立する二系統の油圧管路のうちの一方の油圧管路の油圧を他方の油圧管路の油圧よりも強めて、前記シャフトを軸方向に移動して、前記コンプレッサインペラの羽根先及びコンプレッサハウジングの内壁の間の距離を前記所定の範囲に保持することを特徴とする。 Further, the control method of the turbo type supercharging system according to the embodiment of the present invention for achieving the above object includes a compressor arranged in the intake passage of the internal combustion engine, a turbine arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine, and a turbine. A shaft in which the compressor impeller of the compressor is fixed at one end and the turbine impeller of the turbine is fixed at the other end, a sliding bearing that pivotally supports the shaft, and a supply device that supplies lubricating oil to the sliding bearing. In the control method of the turbo type supercharging system including, the distance between the blade tip of the compressor impeller and the inner wall of the compressor housing is acquired, and when the acquired distance deviates from a predetermined range, the sliding bearing and the said. The shaft is moved axially to make the hydraulic pressure of one of the two independent hydraulic pipelines formed in the feeder stronger than that of the other hydraulic pipeline. It is characterized in that the distance between the blade tip of the compressor impeller and the inner wall of the compressor housing is maintained within the predetermined range.

本開示によれば、ターボ式過給システムの過給効率を向上させることができる。 According to the present disclosure, the supercharging efficiency of the turbocharged supercharging system can be improved.

ターボ式過給システムの実施形態を例示する側面図である。It is a side view illustrating the embodiment of the turbocharging system. すべり軸受及び供給装置を例示する図である。It is a figure which illustrates the slide bearing and the supply device. 図2のすべりプレートをX断面視で例示する図である。It is a figure which illustrates the slip plate of FIG. 2 in the X cross-sectional view. ターボ式過給システムの制御方法を示す制御フローを例示する図である。It is a figure which illustrates the control flow which shows the control method of the turbo type supercharging system.

以下、本開示の実施形態のターボ式過給システム1及びターボ式過給システムの制御方法について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the turbocharged system 1 and the control method of the turbocharged system according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、本実施形態のターボ式過給システム1は、コンプレッサ2と、タービン3と、シャフト4と、すべり軸受5と、供給装置6とを備えて構成される。コンプレッサ2は、エンジン(内燃機関)の吸気通路7に配置されて、吸気通路7からコンプレッサ2に流入する吸気Aを圧縮(過給)する装置である。タービン3は、エンジンの排気通路8に配置されて、排気通路8からタービン3に流入する排気ガスGのエネルギーにより回転駆動する装置である。シャフト4は、その一端部にコンプレッサ2のコンプレッサインペラ9が固定されるとともに、他端部にタービン3のタービンインペラ10が固定されて、タービン3の回転動力をコンプレッサ2に伝達する装置である。すべり軸受5は、シャフト4を軸支するとともに、シャフト4の軸方向の動きを規制する装置である。供給装置6は、すべり軸受5に潤滑油Oを供給する装置である。 As shown in FIG. 1, the turbocharged system 1 of the present embodiment includes a compressor 2, a turbine 3, a shaft 4, a slide bearing 5, and a supply device 6. The compressor 2 is a device arranged in the intake passage 7 of the engine (internal combustion engine) and compresses (supercharges) the intake air A flowing into the compressor 2 from the intake passage 7. The turbine 3 is a device that is arranged in the exhaust passage 8 of the engine and is rotationally driven by the energy of the exhaust gas G flowing into the turbine 3 from the exhaust passage 8. The shaft 4 is a device in which the compressor impeller 9 of the compressor 2 is fixed to one end thereof and the turbine impeller 10 of the turbine 3 is fixed to the other end thereof to transmit the rotational power of the turbine 3 to the compressor 2. The slide bearing 5 is a device that pivotally supports the shaft 4 and regulates the axial movement of the shaft 4. The supply device 6 is a device that supplies the lubricating oil O to the slide bearing 5.

コンプレッサインペラ9は、コンプレッサ2のコンプレッサハウジング11の内部に配置され、シャフト4を回転軸とする複数の翼型形状の羽根で構成されて、シャフト4の外周に取り付けられる部材である。コンプレッサハウジング11は、コンプレッサ2の外形を構成して、その内部にコンプレッサインペラ9等の各種部材を備える部材(筐体)である。タービンインペラ10は、タービン3のタービンハウジングの内部に配置され、シャフト4を回転軸とする複数の翼型形状の羽根で構成されて、シャフト4の外周に取り付けられる部材である。タービンハウジングは、タービンの外形を構成して、その内部にタービンインペラ10等の各種部材を備える部材(筐体)である。 The compressor impeller 9 is a member arranged inside the compressor housing 11 of the compressor 2, composed of a plurality of blade-shaped blades having the shaft 4 as a rotation axis, and attached to the outer periphery of the shaft 4. The compressor housing 11 is a member (housing) that constitutes the outer shape of the compressor 2 and includes various members such as the compressor impeller 9 inside the compressor housing 11. The turbine impeller 10 is a member arranged inside the turbine housing of the turbine 3, composed of a plurality of blade-shaped blades having the shaft 4 as a rotation axis, and attached to the outer periphery of the shaft 4. The turbine housing is a member (housing) that constitutes the outer shape of the turbine and includes various members such as the turbine impeller 10 inside the turbine housing.

本実施形態では、図2に示すように、すべり軸受5及び供給装置6は、互いに独立する二系統の油圧管路12a、12bを有する。油圧管路12aはタービン3側に近い油圧管路(一方の油圧管路)であり、油圧管路12bはコンプレッサ2側に近い油圧管路である。また、すべり軸受5は、その内部にすべりプレート13と、オイル排出部14とを有する。また、供給装置6は、オイルコントロールバルブ15と、ポンプ16と、オイルタンク17とを有する。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the slide bearing 5 and the supply device 6 have two hydraulic lines 12a and 12b that are independent of each other. The hydraulic line 12a is a hydraulic line near the turbine 3 side (one hydraulic line), and the hydraulic line 12b is a hydraulic line near the compressor 2 side. Further, the slide bearing 5 has a slide plate 13 and an oil discharge portion 14 inside the slide bearing 5. Further, the supply device 6 includes an oil control valve 15, a pump 16, and an oil tank 17.

油圧管路12aは、オイルコントロールバルブ15のタービン3側の出口からすべりプレート13のタービン3側の側面を経由してオイル排出部14に至るまでの管路である。油圧管路12aを通過する油Oの一部は、タービン3側の側面に滞留してすべりプレート13にコンプレッサ2側の軸方向の力を与える。 The hydraulic pipe line 12a is a pipe line from the outlet of the oil control valve 15 on the turbine 3 side to the oil discharge portion 14 via the side surface of the slip plate 13 on the turbine 3 side. A part of the oil O passing through the hydraulic line 12a stays on the side surface on the turbine 3 side and applies an axial force on the compressor 2 side to the slip plate 13.

油圧管路12bは、オイルコントロールバルブ15のコンプレッサ2側の出口からすべりプレート13のコンプレッサ2側の側面を経由してオイル排出部14に至るまでの管路である。油圧管路12bを通過する油Oの一部は、コンプレッサ2側の側面に滞留してすべりプレート13にタービン3側の軸方向の力を与える。 The hydraulic pipe line 12b is a pipe line from the outlet of the oil control valve 15 on the compressor 2 side to the oil discharge portion 14 via the side surface of the slip plate 13 on the compressor 2 side. A part of the oil O passing through the hydraulic line 12b stays on the side surface on the compressor 2 side and applies an axial force on the turbine 3 side to the slip plate 13.

一方の油圧管路12aの圧力Paが他方の油圧管路12bの圧力Pbよりも強まると、すべりプレート13が軸方向のうちのコンプレッサ2の側に移動する。その結果、すべり軸受5とすべり軸受5に連結するシャフト4も軸方向のうちのコンプレッサ2の側に移動する。また、一方の油圧管路12aの圧力Paが他方の油圧管路12bの圧力Pbよりも弱まると、すべりプレート13が軸方向のうちのタービン3の側に移動する。その結果、すべり軸受5とすべり軸受5に連結するシャフト4も軸方向のうちのうちのタービン3の側に移動する。 When the pressure Pa of one hydraulic line 12a becomes stronger than the pressure Pb of the other hydraulic line 12b, the slide plate 13 moves to the side of the compressor 2 in the axial direction. As a result, the slide bearing 5 and the shaft 4 connected to the slide bearing 5 also move to the side of the compressor 2 in the axial direction. Further, when the pressure Pa of one hydraulic line 12a becomes weaker than the pressure Pb of the other hydraulic line 12b, the slide plate 13 moves to the turbine 3 side in the axial direction. As a result, the slide bearing 5 and the shaft 4 connected to the slide bearing 5 also move to the turbine 3 side in the axial direction.

すべりプレート13は、シャフト4に連結して、その軸方向に略垂直な方向に延在する板状部材である。図3に示すように、すべりプレート13には、その軸方向の両側面に溝13aが形成されており、オイルコントロールバルブ15を通過した油Oがこの両側面の溝13aを通過して、オイル排出部14まで流れる。両側面の溝13aを通過する油Oはすべりプレート13に軸方向の力を与える。オイル排出部14は、すべり軸受5の筐体に形成されて、油圧管路12a、12bを通過した油Oをすべり軸受5の筐体の外部へと排出する部位である。オイルコントロールバルブ15は、すべり軸受5の外部に配置されて、ポンプ16からオイルコントロールバルブ15に流入した油Oを一方の油圧管路12aまたは他方の油圧管路12bのいずれかに流出させる装置である。ポンプ16は、すべり軸受5の外部に配置されて、オイルタンク17に貯留した油Oの一部をオイルコントロールバルブ15まで圧送する装置である。オイルタンク17は、すべり軸受5の外部に配置されて、油Oを貯留する装置である。 The sliding plate 13 is a plate-shaped member that is connected to the shaft 4 and extends in a direction substantially perpendicular to the axial direction thereof. As shown in FIG. 3, the sliding plate 13 is formed with grooves 13a on both side surfaces in the axial direction thereof, and oil O that has passed through the oil control valve 15 passes through the grooves 13a on both side surfaces and is oil. It flows to the discharge part 14. The oil O passing through the grooves 13a on both side surfaces applies an axial force to the sliding plate 13. The oil discharge portion 14 is a portion formed in the housing of the slide bearing 5 and discharges the oil O that has passed through the hydraulic pipes 12a and 12b to the outside of the housing of the slide bearing 5. The oil control valve 15 is a device that is arranged outside the sliding bearing 5 and causes the oil O that has flowed into the oil control valve 15 from the pump 16 to flow out to either one hydraulic line 12a or the other hydraulic line 12b. be. The pump 16 is a device that is arranged outside the slide bearing 5 and pumps a part of the oil O stored in the oil tank 17 to the oil control valve 15. The oil tank 17 is a device arranged outside the slide bearing 5 to store oil O.

本実施形態のターボ式過給システム1には、距離取得装置としてクリアランスセンサ18が備わる。クリアランスセンサ18は、コンプレッサハウジング11の内壁11aに配置されて、コンプレッサインペラ10の羽根先及びコンプレッサハウジング11の内壁11aとの距離dを取得する装置である。クリアランスセンサ18は、コンプレッサインペラ10が変形した場合のコンプレッサインペラ10の羽根先及びコンプレッサハウジング11の内壁11aのうちの最も近接する部位を監視するように配置されることが好ましい。コンプレッサインペラ10が変形した場合としては、コンプレッサインペラ10の回転速度が上限且つその熱膨張が上限の場合が例示される。なお、上限とは、故障時等を除いて、意図的に設定されることを意味する。 The turbocharged system 1 of the present embodiment is provided with a clearance sensor 18 as a distance acquisition device. The clearance sensor 18 is a device arranged on the inner wall 11a of the compressor housing 11 to acquire the distance d between the blade tip of the compressor impeller 10 and the inner wall 11a of the compressor housing 11. The clearance sensor 18 is preferably arranged so as to monitor the closest portion of the blade tip of the compressor impeller 10 and the inner wall 11a of the compressor housing 11 when the compressor impeller 10 is deformed. As a case where the compressor impeller 10 is deformed, a case where the rotation speed of the compressor impeller 10 is the upper limit and the thermal expansion thereof is the upper limit is exemplified. The upper limit means that the upper limit is intentionally set except at the time of failure.

本実施形態のターボ式過給システム1には、図1、図2に示すように、制御装置19が備わる。制御装置19は、各種情報処理を行うCPU、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウエアである。制御装置19は、クリアランスセンサ18等の各種センサや、供給装置6(オイルコントロールバルブ15及びポンプ16)等の各種装置に信号線を介して電気的に接続されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the turbocharged system 1 of the present embodiment includes a control device 19. The control device 19 is hardware composed of a CPU that performs various information processing, an internal storage device that can read and write programs and information processing results used for performing the various information processing, and various interfaces. The control device 19 is electrically connected to various sensors such as a clearance sensor 18 and various devices such as a supply device 6 (oil control valve 15 and pump 16) via a signal line.

本実施形態のターボ式過給システム1では、制御装置19が、クリアランスセンサ18が取得した距離dに基づいて、二系統の油圧管路12の油圧をそれぞれ調節して、コンプレッサインペラ10の羽根先及びコンプレッサハウジング11の内壁11aの間の距離dを所定の範囲Rに保持する制御を行う。 In the turbocharged system 1 of the present embodiment, the control device 19 adjusts the hydraulic pressures of the two hydraulic pipelines 12 based on the distance d acquired by the clearance sensor 18, respectively, and the blade tips of the compressor impeller 10 are used. And the control is performed to keep the distance d between the inner walls 11a of the compressor housing 11 within a predetermined range R.

所定の範囲Rは、コンプレッサインペラ10が高速回転や熱膨張により変形しても内壁11aに接触しない範囲であり、コンプレッサインペラ10の回転速度が上限且つその熱膨張が上限の場合のコンプレッサインペラ10の羽根先及び内壁11aの間の距離である基準値dcに基づいて設定される。所定の範囲Rは、下限値をd1、上限値をd2として、d1<dc<d2で表される範囲である。下限値d1及び上限値d2のそれぞれは、基準値dcに対して構造的な誤差やクリアランスセンサ18の計測誤差などを考慮して設定される値である。なお、基準値dcをコンプレッサインペラ10の羽根先及び内壁11aとの間が最も近接する値として、その基準値dcを所定の範囲Rの下限値d1としてもよい(所定の範囲Rは、d1=dc<d2で表される範囲)。 The predetermined range R is a range in which the compressor impeller 10 does not come into contact with the inner wall 11a even if it is deformed due to high-speed rotation or thermal expansion, and the compressor impeller 10 has an upper limit of the rotational speed of the compressor impeller 10 and an upper limit of its thermal expansion. It is set based on the reference value dc, which is the distance between the blade tip and the inner wall 11a. The predetermined range R is a range represented by d1 <dc <d2, where the lower limit value is d1 and the upper limit value is d2. Each of the lower limit value d1 and the upper limit value d2 is a value set in consideration of a structural error, a measurement error of the clearance sensor 18, and the like with respect to the reference value dc. The reference value dc may be set as the value closest to the blade tip of the compressor impeller 10 and the inner wall 11a, and the reference value dc may be set as the lower limit value d1 of the predetermined range R (the predetermined range R is d1 =. Range represented by dc <d2).

本実施形態におけるターボ式過給システム1の動作について説明する。まず、二系統の油圧管路12a、12bの各々を通過する油Oの流量Wa、Wbに関して、すべり軸受5によるシャフト4の軸方向の動きの規制に伴い、すべりプレート13の軸方向の両側面を適切に冷却することが可能なようにする制御(通常の冷却制御)を行う。この通常の冷却制御は、エンジン運転中は継続的に行われる制御である。このようにすることで、すべりプレート13は油Oにより適切に冷却されつつ、シャフト4の軸方向の動きは規制される。 The operation of the turbocharging system 1 in the present embodiment will be described. First, with respect to the flow rates Wa and Wb of the oil O passing through each of the two hydraulic pipelines 12a and 12b, both sides of the sliding plate 13 in the axial direction are regulated by the sliding bearing 5 in the axial movement of the shaft 4. Control (normal cooling control) is performed so that the bearing can be cooled appropriately. This normal cooling control is a control that is continuously performed during engine operation. By doing so, the sliding plate 13 is appropriately cooled by the oil O, and the axial movement of the shaft 4 is restricted.

その上で、さらに、制御装置19に、制御の目標値として基準値dcを予め設定しておく。そして、制御装置19が、クリアランスセンサ18が取得した距離dと基準値dcとの差分に基づいて、この差分Δd(=|d-dc|)を減らす制御を行う。この制御は好ましくは差分Δdをゼロとすることがよい。 Further, a reference value dc is set in advance in the control device 19 as a control target value. Then, the control device 19 controls to reduce this difference Δd (= | dc |) based on the difference between the distance d acquired by the clearance sensor 18 and the reference value dc. This control preferably sets the difference Δd to zero.

本実施形態のターボ式過給システム1を基にした制御フローについて、言い換えれば、ターボ式過給システムの制御方法の一例について、図4を参照しながら説明する。図4に示す制御フローは、エンジンの運転中に周期的に行われる制御フローである。なお、この制御フローは、上述の通常の冷却制御が行われるのを前提とした制御フローである。 The control flow based on the turbocharged system 1 of the present embodiment will be described, in other words, an example of the control method of the turbocharged system will be described with reference to FIG. The control flow shown in FIG. 4 is a control flow that is periodically performed during the operation of the engine. It should be noted that this control flow is a control flow on the premise that the above-mentioned normal cooling control is performed.

図4に示す制御フローがスタートすると、ステップS10にて、クリアランスセンサ18が取得値dを取得する。次いで、ステップS20にて、クリアランスセンサ18の取得値dが基準値dcと一致するか否かを確認する。なお、このステップS20は、取得値dが基準値dcを基準とした所定の範囲Rに収まる場合は一致するとし、それ以外の場合は一致しないと判定してもよい。一致すると判定する場合(YES)は、リターンに進んで、本制御フローを終了する。一致しないと判定する場合(NO)は、ステップS30に進む。 When the control flow shown in FIG. 4 starts, the clearance sensor 18 acquires the acquired value d in step S10. Next, in step S20, it is confirmed whether or not the acquired value d of the clearance sensor 18 matches the reference value dc. In this step S20, if the acquired value d falls within the predetermined range R with respect to the reference value dc, it may be determined that they match, and in other cases, it may be determined that they do not match. If it is determined that they match (YES), the process proceeds to return and the control flow is terminated. If it is determined that they do not match (NO), the process proceeds to step S30.

ステップS30にて、クリアランスセンサ18の取得値dが基準値dc(あるいは、所定の範囲R)より大きいか否かを判定する。大きいと判定する場合(YES)は、ステップS40に進み、小さいと判定する場合(NO)は、ステップS50に進む。ステップS40では、すべり軸受5及び供給装置6が有する、互いに独立する二系統の油圧管路12a、12bに関して、一方の油圧管路12aの圧力Paを他方の油圧管路12bの圧力Pbよりも強めて、シャフト4を軸方向のうちのコンプレッサ2の側に移動する制御を行う。ステップS40を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。一方、ステップS50では、一方の油圧管路12aの圧力Paを他方の油圧管路12bの圧力Pbよりも弱めて、シャフト4を軸方向のうちのタービン3の側に移動する制御を行う。ステップS50を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。 In step S30, it is determined whether or not the acquired value d of the clearance sensor 18 is larger than the reference value dc (or a predetermined range R). If it is determined to be large (YES), the process proceeds to step S40, and if it is determined to be small (NO), the process proceeds to step S50. In step S40, the pressure Pa of one hydraulic line 12a is made stronger than the pressure Pb of the other hydraulic line 12b with respect to the two independent hydraulic lines 12a and 12b of the slide bearing 5 and the supply device 6. Then, the shaft 4 is controlled to move to the side of the compressor 2 in the axial direction. After performing step S40, the process proceeds to return and the present control flow is terminated. On the other hand, in step S50, the pressure Pa of one hydraulic line 12a is weakened from the pressure Pb of the other hydraulic line 12b, and the shaft 4 is controlled to move to the turbine 3 side in the axial direction. After performing step S50, the process proceeds to return and the present control flow is terminated.

以上より、ターボ式過給システム1によれば、コンプレッサインペラ10の温度に依らず、クリアランスセンサ18の取得値dが所定の範囲R内になるように、すべり軸受5の軸方向の両側面の各々を通過する油Oの流量を互いに独立して調整する。その結果、すべり軸受5及びシャフト4は、取得値dが所定の範囲R内となるように軸方向に移動するので、コンプレッサインペラ10の羽根先及びコンプレッサハウジング11の内壁11aとの間の距離を過給効率の高い状態に保持することができる。これにより、コンプレッサ2の低回転時や低温時のコンプレッサ2における過給効率を向上させることができる。 From the above, according to the turbocharged system 1, the sliding bearing 5 has both sides in the axial direction so that the acquired value d of the clearance sensor 18 is within the predetermined range R regardless of the temperature of the compressor impeller 10. The flow rate of the oil O passing through each is adjusted independently of each other. As a result, the slide bearing 5 and the shaft 4 move in the axial direction so that the acquired value d is within the predetermined range R, so that the distance between the blade tip of the compressor impeller 10 and the inner wall 11a of the compressor housing 11 is reduced. It can be maintained in a state of high supercharging efficiency. As a result, the supercharging efficiency of the compressor 2 at low rotation speed or low temperature can be improved.

また、クリアランスセンサ18の取得値dと基準値dcとの差分が無くなるようにフィードバック制御を行うことで、取得値dが所定の範囲Rを外れて差分が大きくなっても取得値dを所定の範囲R内に維持しやすくなるので好ましい。なお、クリアランスセンサ18に代えて、距離取得装置として、ターボ式過給システム1が搭載されるエンジンの運転状態(エンジン回転速度、過給圧、燃料噴射量など)に基づいて、コンプレッサ2の運転状態を監視して、そのコンプレッサ2の運転状態に基づいて、取得値dを予測して算出する装置を用いてもよい。このように取得値dを予測可能な装置を用いることで、フィードフォワード制御によりシャフト4を移動させて、所定値dを所定の範囲Rに収めることが可能になる。 Further, by performing feedback control so that the difference between the acquired value d of the clearance sensor 18 and the reference value dc disappears, the acquired value d is set to a predetermined value even if the acquired value d deviates from the predetermined range R and the difference becomes large. It is preferable because it is easy to maintain within the range R. Instead of the clearance sensor 18, the compressor 2 is operated based on the operating state (engine rotation speed, supercharging pressure, fuel injection amount, etc.) of the engine on which the turbocharged supercharging system 1 is mounted as a distance acquisition device. An apparatus that monitors the state and predicts and calculates the acquired value d based on the operating state of the compressor 2 may be used. By using a device capable of predicting the acquired value d in this way, it is possible to move the shaft 4 by feedforward control and keep the predetermined value d within the predetermined range R.

また、クリアランスセンサ18は、コンプレッサインペラ10が変形した場合にその羽根先が内壁11aに最接近する部位を監視すると、コンプレッサインペラ10の羽根先とコンプレッサハウジング11の内壁11aとの接触を確実に回避することができるので好ましい。 Further, when the clearance sensor 18 monitors the portion where the blade tip of the compressor impeller 10 is closest to the inner wall 11a when the compressor impeller 10 is deformed, the clearance sensor 18 reliably avoids contact between the blade tip of the compressor impeller 10 and the inner wall 11a of the compressor housing 11. It is preferable because it can be used.

1 ターボ式過給システム
2 コンプレッサ
3 タービン
4 シャフト
5 すべり軸受
6 供給装置
7 吸気通路
8 排気通路
9 コンプレッサインペラ
10 タービンインペラ
11 コンプレッサハウジング
11a コンプレッサハウジングの内壁
12 油圧管路
12a 一方の油圧管路
12b 他方の油圧管路
13 すべりプレート
14 オイル排出部
15 オイルコントロールバルブ
16 ポンプ
17 オイルタンク
18 クリアランスセンサ(距離取得装置)
19 制御装置
1 Turbo supercharging system 2 Compressor 3 Turbine 4 Shaft 5 Sliding bearing 6 Supply device 7 Intake passage 8 Exhaust passage 9 Compressor impeller 10 Turbine impeller 11 Compressor housing 11a Compressor housing inner wall 12 Hydraulic pipeline 12a One hydraulic pipeline 12b The other Hydraulic pipeline 13 Sliding plate 14 Oil discharge part 15 Oil control valve 16 Pump 17 Oil tank 18 Clearance sensor (distance acquisition device)
19 Control device

Claims (4)

内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサと、前記内燃機関の排気通路に配置されるタービンと、一端部に前記コンプレッサのコンプレッサインペラが固定され、他端部に前記タービンのタービンインペラが固定されたシャフトと、このシャフトを軸支するすべり軸受と、このすべり軸受に潤滑油を供給する供給装置とを備えるターボ式過給システムにおいて、
前記すべり軸受及び前記供給装置は、互いに独立する二系統の油圧管路を有し、一方の油圧管路の圧力が他方の油圧管路の圧力よりも強まると前記シャフトが軸方向に移動する構造を成し、
前記コンプレッサインペラの羽根先及びコンプレッサハウジングの内壁の間の距離を取得する距離取得装置と、この距離取得装置及び前記供給装置に接続される制御装置とを備え、
前記距離取得装置が取得した距離に基づいて、前記制御装置により、前記二系統の油圧管路の油圧をそれぞれ調節して、前記コンプレッサインペラの羽根先及び前記コンプレッサハウジングの内壁の間の距離を所定の範囲に保持する制御を行う構成にしたことを特徴とするターボ式過給システム。
A compressor arranged in an intake passage of an internal combustion engine, a turbine arranged in an exhaust passage of the internal combustion engine, a compressor impeller of the compressor fixed to one end, and a turbine impeller of the turbine fixed to the other end. In a turbocharged system including a shaft, a sliding bearing that pivotally supports the shaft, and a supply device that supplies lubricating oil to the sliding bearing.
The sliding bearing and the supply device have two hydraulic lines that are independent of each other, and the shaft moves in the axial direction when the pressure of one hydraulic line becomes stronger than the pressure of the other hydraulic line. And
A distance acquisition device for acquiring the distance between the blade tip of the compressor impeller and the inner wall of the compressor housing, and a control device connected to the distance acquisition device and the supply device are provided.
Based on the distance acquired by the distance acquisition device, the control device adjusts the hydraulic pressure of the two hydraulic pipelines to determine the distance between the blade tip of the compressor impeller and the inner wall of the compressor housing. A turbocharged supercharging system characterized by being configured to control the pressure within the range of.
前記所定の範囲は、前記コンプレッサインペラの回転速度が上限且つ熱膨張が上限の場合の前記コンプレッサインペラの羽根先及び前記コンプレッサハウジングの内壁の間の距離である基準値に基づいて設定され、
前記保持する制御は、前記距離取得装置が取得した距離と前記基準値との差分に基づいて、その差分を減らす制御である請求項1に記載のターボ式過給システム。
The predetermined range is set based on a reference value which is a distance between the blade tip of the compressor impeller and the inner wall of the compressor housing when the rotation speed of the compressor impeller is the upper limit and the thermal expansion is the upper limit.
The turbocharged system according to claim 1, wherein the control to be held is a control for reducing the difference based on the difference between the distance acquired by the distance acquisition device and the reference value.
前記距離取得装置は、前記コンプレッサインペラの回転速度が上限且つ熱膨張が上限の場合に前記コンプレッサインペラの羽根先及び前記コンプレッサハウジングの内壁のうちの最も近接する部位を監視する請求項1又は2に記載のターボ式過給システム。 The distance acquisition device according to claim 1 or 2 monitors the closest portion of the blade tip of the compressor impeller and the inner wall of the compressor housing when the rotation speed of the compressor impeller is the upper limit and the thermal expansion is the upper limit. The turbocharged system described. 内燃機関の吸気通路に配置されるコンプレッサと、前記内燃機関の排気通路に配置されるタービンと、一端部に前記コンプレッサのコンプレッサインペラが固定され、他端部に前記タービンのタービンインペラが固定されたシャフトと、このシャフトを軸支するすべり軸受と、このすべり軸受に潤滑油を供給する供給装置とを備えるターボ式過給システムの制御方法において、
前記コンプレッサインペラの羽根先及びコンプレッサハウジングの内壁の間の距離を取得し、
取得したその距離が所定の範囲から外れた場合に、前記すべり軸受及び前記供給装置に形成されて、互いに独立する二系統の油圧管路のうちの一方の油圧管路の油圧を他方の油圧管路の油圧よりも強めて、前記シャフトを軸方向に移動して、前記コンプレッサインペラの羽根先及びコンプレッサハウジングの内壁の間の距離を前記所定の範囲に保持することを特徴とするターボ式過給システムの制御方法。
A compressor arranged in the intake passage of the internal combustion engine, a turbine arranged in the exhaust passage of the internal combustion engine, a compressor impeller of the compressor fixed to one end, and a turbine impeller of the turbine fixed to the other end. In a method of controlling a turbocharged system including a shaft, a sliding bearing that pivotally supports the shaft, and a supply device that supplies lubricating oil to the sliding bearing.
Obtain the distance between the blade tip of the compressor impeller and the inner wall of the compressor housing.
When the acquired distance deviates from a predetermined range, the hydraulic pressure of one of the two hydraulic pipelines formed in the sliding bearing and the supply device and independent of each other is transferred to the other hydraulic pipe. A turbocharged supercharger characterized in that the shaft is moved axially to be stronger than the hydraulic pressure of the road to keep the distance between the blade tip of the compressor impeller and the inner wall of the compressor housing within the predetermined range. How to control the system.
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